EP0759477B1 - Equipment for inductive hardening of directly adjacent bearing surfaces of a crankshaft - Google Patents
Equipment for inductive hardening of directly adjacent bearing surfaces of a crankshaft Download PDFInfo
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- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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- C21D9/30—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for crankshafts; for camshafts
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- C21D1/10—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation by electric induction
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Definitions
- the invention relates to a device for electroinductive hardening from immediately adjacent bearing surfaces of a crankshaft arranged in relation to one another alternately diametrically opposite each other arranged, at least two arcuate each Curvature of the respective storage area following Inductors with inductors, each of which one of the storage areas is assigned.
- a such device is for example from the German patent DE 42 36 921 C1 known.
- In the known device have the individual Inductor side branches of the inductors have the same length, which is at most equal to the length of the cover sheet between the storage areas.
- crank pins In devices of the type mentioned above for example the immediately adjacent crank pins a crankshaft initially rotating simultaneously heated by means of the inductors and then quenched.
- simultaneous Heating the adjacent cones achieved even hardening of the crank pin without the risk of negative mutual interference of the individual hardness zones during heating.
- crankshafts when the ones to be hardened Bearings of the crankshaft a small diameter exhibit.
- the areas to be hardened are then always heated with a insufficient uniformity if the concerned Bearing on one side of a cheek of the Crankshaft adjoins.
- This Heat dissipation is higher than the heat dissipation in the Transitional area between the immediately adjacent simultaneously heated crank pins or bearings.
- the object of the invention is a device of the type mentioned at the outset, with which high output even heating of the Bearings can be reached even if the respective storage location to a zone with high Limits heat dissipation.
- the first inductor side branch of Inductors that of each immediately adjacent Bearing is assigned, has a length that at most equal to the length of the cover sheet of the is the two immediately adjacent crank pins, while at least one of the inductors is the second Inductor side branch a greater length than that Cover arc of the crank pin has.
- the existing one different heat transfer between the heating storage area and adjacent elements the crankshaft compensated in that the area with higher heat transfer a longer inductor side branch is assigned as the area with a relatively lower Heat transfer. This way you will be in the area with higher heat transfer a higher heating output introduced than in the other area. This There is more power than the previous one explained further developed state of the art, alone limited by the length of the inductor side branch.
- crankshaft 1 shown in the figures has one first offset relative to the axis of rotation D of the crankshaft arranged crank pin 2 with a bearing surface 2a.
- the first crank pin 2 borders directly on one Bearing surface 3a having a second crank pin 3, the also eccentric with respect to the axis of rotation D Crankshaft 1 and additionally offset from that first crank pin 2 is arranged.
- the crank pins 2,3 limit with their respective other crank pin 3.2 opposite side to a cheek 4.5, which at an approximately equal thickness to one
- the diameter of the crank pins 2.3 is considerably larger Have diameter.
- the crank pin 2, 3 is for heating the bearing surfaces 2 a, 3 a one inductor 10, 11 each for contact with one of the Storage areas 2a, 3a brought to the plant.
- the width B of the Inductors 10, 11 is smaller than the groove width S too one of the crank pins 2.3.
- the inductors 10, 11 each have the respective one Bearing surface 2a, 3a encompassing inductor side branches 12,13,14,15 on the curvature of each Storage area 2a, 3a are adapted.
- the two Inductor side branches 12, 13, 14, 15 are in pairs symmetrical to the center M of the cross section of the respective crank pin 2,3 arranged.
- the length L '' is less than half Scope of the respective crank pin 2.3, so that it is easy is possible, the inductors 10.11 to the respective Approach the crank pin.
- the two ends of the inductor side branches 12, 13, 14, 15 connecting branches connecting each other in a straight way 16, 17 each form an acute angle ⁇ between themselves and the respective second inductor side branch 13, 15 on.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektroinduktiven Härten von unmittelbar benachbart zuneinander angeordneten Lagerflächen einer Kurbelwelle mittels einander abwechselnd diametral gegenüberliegend angeordneter, jeweils mindestens zwei bogenförmig der Krümmung der jeweiligen Lagerfläche folgende Induktoräste aufweisender Induktoren, von denen jeweils einer einer der Lagerflächen zugeordnet ist. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der deutschten Patentschrift DE 42 36 921 C1 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung weisen die einzelnen Induktorseitenäste der Induktoren eine gleiche Länge auf, welche maximal gleich der Länge des Überdeckungsbogens zwischen den Lagerflächen ist.The invention relates to a device for electroinductive hardening from immediately adjacent bearing surfaces of a crankshaft arranged in relation to one another alternately diametrically opposite each other arranged, at least two arcuate each Curvature of the respective storage area following Inductors with inductors, each of which one of the storage areas is assigned. A such device is for example from the German patent DE 42 36 921 C1 known. In the known device have the individual Inductor side branches of the inductors have the same length, which is at most equal to the length of the cover sheet between the storage areas.
In Vorrichtungen der voranstehend genannten Art werden beispielsweise die unmittelbar benachbarten Hubzapfen einer Kurbelwellen zunächst gleichzeitig umlaufend mittels der Induktoren elektroinduktiv erwärmt und anschließend abgeschreckt. Durch das gleichzeitige Erwärmen der jeweils aneinander angrenzenden Zapfen wird eine gleichmäßge Härtung der Hubzapfen erreicht, ohne daß die Gefahr einer negativen gegenseitigen Beeinflussung der einzelnen Härtezonen während der Erwärmung besteht. In devices of the type mentioned above for example the immediately adjacent crank pins a crankshaft initially rotating simultaneously heated by means of the inductors and then quenched. By the simultaneous Heating the adjacent cones achieved even hardening of the crank pin without the risk of negative mutual interference of the individual hardness zones during heating.
Problematisch ist der Einsatz der bekannten Vorrichtung zum Härten von Kurbelwellen dann, wenn die zu härtenden Lagerstellen der Kurbelwelle einen kleinen Durchmesser aufweisen. Bei derartigen Kurbelwellen erfolgt die Erwärmung der zu härtenden Bereiche immer dann mit einer nur unzureichenden Gleichförmigkeit, wenn die betreffende Lagerstelle an einer ihrer Seiten an eine Wange der Kurbelwelle angrenzt. Als Grund für die ungleichförmige Erwärmung stellte sich die höhere Wärmeableitung heraus, welche im Übergangsbereich zwischen der betreffenden Lagerstelle und der jeweiligen Wange auftritt. Diese Wärmeableitung ist höher als die Wärmeableitung im Übergangsbereich zwischen den unmittelbar benachbarten gleichzeitig erwärmten Hubzapfen oder Lagerstellen.The use of the known device is problematic for hardening crankshafts when the ones to be hardened Bearings of the crankshaft a small diameter exhibit. With such crankshafts The areas to be hardened are then always heated with a insufficient uniformity if the concerned Bearing on one side of a cheek of the Crankshaft adjoins. As a reason for the non-uniform Warming it turned out the higher heat dissipation which in the transition area between the concerned Bearing point and the respective cheek occurs. This Heat dissipation is higher than the heat dissipation in the Transitional area between the immediately adjacent simultaneously heated crank pins or bearings.
Zur Kompensation der größeren Wärmeableitung zwischen der betreffenden Lagerstelle und der an sie angrenzenden Wange ist vorgeschlagen worden, die Induktoren jeweils auf beiden Seiten auf unterschiedlich langen Strecken mit Dynamoblechen zu versehen. Diese Dynamobleche erhöhen in ihrem Wirkungsberech die jeweils elektrisch induzierte Leistungsdichte bei der Erwärmung. Infolge magnetischer Sättigung begrenzen die Dynamobleche aber die maximal auf die jeweilige Lagerfläche zu übertragende Leistung. Durch diese Begrenzung ist es häufig nicht möglich, die im Hinblick auf eine hohe Aufheizgeschwindigkeit wünschenswerte Erwärmungsleistung zur Verfügung zu stellen.To compensate for the greater heat dissipation between the relevant storage location and the adjacent to it Cheek has been suggested to the inductors each on both sides on routes of different lengths To provide dynamo sheets. These dynamo sheets increase in their impact calculation the electrically induced Power density when heating. As a result, magnetic Saturation limit the dynamo sheets to the maximum the respective storage area to be transferred. By this limitation is often not possible in the With regard to a high heating rate desirable heating output available put.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der bei einer hohen Leistung eine gleichmäßige Erwärmung der Lagerstellen auch dann erreicht werden kann, wenn die jeweilige Lagerstelle an eine Zone mit hoher Wärmeableitung grenzt. The object of the invention is a device of the type mentioned at the outset, with which high output even heating of the Bearings can be reached even if the respective storage location to a zone with high Limits heat dissipation.
Die voranstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß derjenige erste Induktorseitenast der Induktoren, der der jeweils unmittelbar benachbarten Lagerstelle zugeordnet ist, eine Länge aufweist, die höchsten gleich der Länge des Überdeckungsbogens der beiden jeweils unmittelbar benachbarten Hubzapfen ist, während bei mindestens einem der Induktoren der zweite Induktorseitenast eine größere Länge als der Überdeckungsbogen der Hubzapfen aufweist.The above-mentioned object is achieved according to the invention solved in that the first inductor side branch of Inductors, that of each immediately adjacent Bearing is assigned, has a length that at most equal to the length of the cover sheet of the is the two immediately adjacent crank pins, while at least one of the inductors is the second Inductor side branch a greater length than that Cover arc of the crank pin has.
Gemäß der Erfindung wird der ggf. vorhandene unterschiedliche Wärmeübergang zwischen der zu erwärmenden Lagerfläche und an diese angrenzende Elemente der Kurbelwelle dadurch kompensiert, daß dem Bereich mit höherem Wärmeübergang ein längerer Induktorseitenast zugeordnet ist, als dem Bereich mit relativ niedrigerem Wärmeübergang. Auf diese Weise wird in den Bereich mit höherem Wärmeübergang eine höhere Erwärmungsleistung eingebracht als in den jeweils anderen Bereich. Diese Mehrleistung ist dabei, anders als bei dem voranstehend erläuterten weiterentwickelten Stand der Technik, alleine durch die Länge des Induktorseitenastes beschränkt.According to the invention, the existing one different heat transfer between the heating storage area and adjacent elements the crankshaft compensated in that the area with higher heat transfer a longer inductor side branch is assigned as the area with a relatively lower Heat transfer. This way you will be in the area with higher heat transfer a higher heating output introduced than in the other area. This There is more power than the previous one explained further developed state of the art, alone limited by the length of the inductor side branch.
Gleichzeitig können auch mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung uneingeschränkt unmittelbar benachbarte, aneinander stoßende Lagerflächen einer Kurbelwelle gehärtet werden. Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß die Länge des der jeweils unmittelbar benachbarten Lagerstelle zugeordneten Induktorseitenastes wie beim Stand der Technik auf die Länge des Überdeckungsbogens beschränkt ist. Auf diese Weise ist ausgeschlossen, daß die Induktoren bei ihrer größten Annäherung miteinander kollidieren.At the same time can also with the invention Device immediately adjacent, abutting bearing surfaces of a crankshaft be hardened. This is achieved in that according to the invention, the length of the each immediately adjacent bearing point associated inductor side branch as in the prior art to the length of the Cover sheet is limited. That way excluded that the inductors at their largest Collision collide.
Hinsichtlich der Ausgestaltung eines automatisch arbeitenden Induktors ist es günstig, wenn die Länge des zweiten Induktorseitenastes höchstens gleich dem halben Umfang des jeweiligen Hubzapfens ist. Auf diese Weise kann der Induktor problemlos auf die jeweilige Lagerstelle senkrecht zur Wellenachse aufgeschoben werden.With regard to the design of an automatic working inductor, it is convenient if the length of the second inductor side branch at most equal to half The scope of the respective crank pin is. In this way the inductor can be easily adjusted to the respective Bearing pushed on perpendicular to the shaft axis become.
Zusätzlich verbessert werden kann die Kompensation des größeren Wärmeübergangs zu einer der Steiten der jeweiligen Lagerfläche dadurch, daß die einander zugeordneten Enden des ersten und des zweiten Induktorseitenastes mittels eines Verbindungsastes miteinander verbunden sind, der bei einer Aufsicht auf die Induktoräste einen spitzen Winkel zwischen sich und dem zweiten längeren Induktorseitenast einschließt.The compensation of the greater heat transfer to one of the sides of the respective storage area in that the each other associated ends of the first and second Inductor side branch by means of a connecting branch are connected to one another at a supervision the inductor branches form an acute angle between themselves and the second longer inductor side branch.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine erste Betriebsstellung einer Kurbelwelle während des Erwärmens in einer Vorrichtung zum Härten ihrer Lagerflächen in einer ausschnittsweisen, schematischen Draufsicht;
- Fig. 2
- die Betriebsstellung der Kurbelwelle nach Fig. 1 in einer frontalen Ansicht entlang der Schnittlinie I-I der Fig. 1;
- Fig. 3
- eine zweite Betriebsstellung der Kurbelwelle während des Erwärmens in der Vorrichtung zum Härten ihrer Lagerflächen in einer ausschnittsweisen, schematischen Draufsicht;
- Fig. 4
- die Betriebsstellung der Kurbelwelle nach Fig. 4 in einer frontalen Ansicht entlang der Schnittlinie I-I der Fig. 3;
- Fig. 1
- a first operating position of a crankshaft during heating in a device for hardening its bearing surfaces in a partial, schematic plan view;
- Fig. 2
- the operating position of the crankshaft according to Figure 1 in a front view along the section line II of Fig. 1.
- Fig. 3
- a second operating position of the crankshaft during heating in the device for hardening its bearing surfaces in a partial, schematic plan view;
- Fig. 4
- the operating position of the crankshaft of Figure 4 in a front view along the section line II of Fig. 3.
Die in den Figuren gezeigte Kurbelwelle 1 weist einen
ersten gegenüber der Drehachse D der Kurbelwelle versetzt
angeordneten Hubzapfen 2 mit einer Lagerfläche 2a auf.
Der erste Hubzapfen 2 grenzt unmittelbar an einen eine
Lagerfläche 3a aufweisenden zweiten Hubzapfen 3, der
ebenfalls exzentrisch gegenüber der Drehachse D der
Kurbelwelle 1 und zusätzlich versetzt gegenüber dem
ersten Hubzapfen 2 angeordnet ist. Die Hubzapfen 2,3
grenzen mit ihrer dem jeweils anderen Hubzapfen 3,2
abgewandten Seite an jeweils eine Wange 4,5, welche bei
einer annähernd gleichen Dicke einen gegenüber dem
Durchmesser der Hubzapfen 2,3 einen erheblich größeren
Durchmesser aufweisen.The
Zum Erwärmen der Lagerflächen 2a,3a der Hubzapfen 2,3 ist
jeweils ein Induktor 10,11 zur Anlage an jeweils eine der
Lagerflächen 2a,3a zur Anlage gebracht. Die Breite B der
Induktoren 10,11 ist kleiner als die Einstichbreite S zu
einem der Hubzapfen 2,3.The
Die Induktoren 10,11 weisen jeweils zwei die jeweilige
Lagerfläche 2a,3a umgreifende Induktorseitenäste
12,13,14,15 auf, die an die Krümmung der jeweiligen
Lagerfläche 2a,3a angepaßt sind. Die beiden
Induktorseitenäste 12,13,14,15 sind jeweils paarweise
symmetrisch zum Mittelpunkt M des Querschnitts des
jeweiligen Hubzapfens 2,3 angeordnet.The
Der erste Induktorseitenast 12,14, welcher im an die
jeweilige Lagerfläche 2a,3a angelegten Zustand dem
jeweils anderen Hubzapfen 3,2 benachbart ist, weist eine
Länge L' auf, die annähernd gleich dem Überdeckungsbogen
Ü ist, der die Grenzen des Überschnittbereichs der
Hubzapfen 2,3, beschreibt. Die Länge L'' des jeweils
zweiten Induktorseitenastes 13,15 welcher der jeweiligen
Wange 4,5 zugeordnet ist, ist dagegen länger als die
Länge L' des jeweils ersten Induktorseitenastes 12,14.
Gleichzeitig ist die Länge L'' kleiner als der halbe
Umfang der jeweiligen Hubzapfen 2,3, so daß es problemlos
möglich ist, die Induktoren 10,11 an die jeweiligen
Hubzapfen heranzufahren.The first
Die die beiden Enden der Induktorseitenäste 12,13,14,15
auf geradem Wege miteinander verbindenden Verbindungsäste
16,17 schließen jeweils einen spitzen Winkel β zwischen
sich und dem jeweiligen zweiten Induktorseitenast 13,15
ein.The two ends of the
Während des umlaufend erfolgenden Erwärmens der
Lagerflächen 2a,3a der Hubzapfen 2,3 wird über die
längeren zweiten Induktorseitenäste 13,15 mehr Energie in
den Bereich zwischen der jeweiligen Wange 4,5 und dem
jeweiligen Hubzapfen 2,3 eingeleitet als in den
Übergangsbereich zwischen den beiden Hubzapfen 2,3. Auf
diese Weise wird die aufgrund der größeren Masse der
Wangen 4,5 größere Wärmeableitung zwischen den Hubzapfen
2,3 und der jeweiligen Wange 4,5 kompensiert und eine
gleichmäßige Erwärmung der Lagerflächen 2a,3a erreicht.
Gleichzeitig ist dadurch, daß die ersten einander
zugeordneten Induktorseitenäste 12,14 der Induktoren
10,11 eine Länge L' aufweisen, die maximal gleich der
Länge des Überdeckungsbogens Ü ist, sichergestellt, daß
die Induktoren 10,11 in keiner der verschiedenen
Betriebsstellungen während der Erwärmung miteinander
kollidieren.During the continuous heating of the
Claims (3)
- A device for the electroinductive hardening of bearing faces (2a, 3a) of a crankshaft (1) disposed immediately adjacent one another by means of diametrically oppositely disposed inductors (10, 11) offset axially in relation to one another and each having at least two inductor side branches (12, 13, 14, 15) which follow arcuately the curvature of the particular bearing face (2a, 3a) and each of which is associated with one of the bearing faces (2a, 3a), characterised in that that first inductor side branch (12, 14) of the inductors (10, 11) which is associated with the particular immediately adjacent bearing face (3a, 2a) has a length (L') which is at most equal to the length of the registering are (Ü) of the two particular immediately adjacent bearing faces (2a, 3a), while in the case of at least one of the inductors (10, 11) the second inductor side branch (13, 15) has a greater length (L") than the registering are (Ü) of the bearing faces (2a, 3a).
- A device according to claim one, characterised in that the length (L") of the second inductor side branch (13, 15) is at most equal to half the periphery of the particular bearing face (2a, 3a).
- A device according to claims one or two, characterised in that the associated ends of the first and second inductor side branch (12, 13, 14, 15) are connected to one another via a connecting branch (16, 17) which, in plan view of the inductor side branches (12, 13, 14, 15), encloses an acute angle (β) between itself and the second inductor side branch (13, 15).
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